(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111473524.9 (22)申请日 2021.12.02 (71)申请人 浙商银行股份有限公司 地址 311200 浙江省杭州市萧 山区鸿宁路 1788号 (72)发明人 卢天风　程序　高生扬　韩龙　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 刘静 (51)Int.Cl. H04L 67/12(2022.01) H04L 41/0631(2022.01) H04L 41/142(2022.01) H04L 41/16(2022.01) G06K 9/62(2022.01)G06N 20/00(2019.01) G16Y 40/50(2020.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于物联网的生产设备监管系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于物联网的生产设备 监管系统， 本发明针对制造类企业， 通过振动传 感器、 噪声传感器与电流传感器实时获取关键生 产设备的开工状态， 并通过后端平台监控关键生 产设备的开工时间， 能够对企业经营状况的偏离 进行实时提示或告警。 多维度的传感器数据提供 了交叉验证依据， 减少了数据错误或造假可能。 本发明通过多维度传感器数据的协同， 实现对现 场传感器自身工作状态的管 理， 通过后端平台对 异构现场传感器的工作异常情况实现自诊断预 警， 可提示维护人员及时介入处置。 本发明采集 的数据尽可能减少多余信息， 降低隐私泄露风 险。 权利要求书4页 说明书9页 附图1页 CN 114244866 A 2022.03.25 CN 114244866 A 1.一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 该系统包括现场终端层和技术 平台层； 所述现场终端层的传感器终端部署在企业生产车间的关键生产设备上， 所述传感器终 端包括振动传感器、 噪声传感器和电流传感器； 所述振动传感器安装在待监控生产设备上， 通过内嵌加速度传感器判断设备是否处于 振动状态， 作为设备开关机状态的判断依据； 所述噪声传感器安装在待监控生产设备上或周围区域， 采集现场噪声强度， 作为设备 开关机状态的判断依据； 所述电流传感器安装在待监控生产设备的供电电缆上， 捕捉设备供电电缆上的电流变 化， 作为设备开关机状态的判断依据； 所述传感器终端采集的数据传输至边缘网关， 通过所述边缘网传输至所述技术平台 层； 所述技术平台层包括接入网关模块、 终端管理模块、 终端 诊断模块和数据储 存模块； 所述接入网关模块支持异构化的物联网终端设备接入， 所述接入 网关模块将接收的传 感器数据进 行处理并解析后， 数据报文转换为统一的消息格式， 推送至终端管 理模块、 终端 诊断模块以及数据储 存模块； 所述终端管理模块用于传感器终端的注册和 统一管理， 当传感器终端在现场安装时， 用户需要注册传感器终端， 使所述传感器终端与现场生产设备进行绑定， 并提供物模型 的 配置与传感器终端上 下线管理功能； 所述终端诊断模块用于判定传感器终端是否出现工作异常， 对于不同种类的传感器制 定相应的判定规则； 所述判定规则包括单一传感器 自身的故障判定规则， 以及多维度传感 器之间的交叉验证判定规则； 所述多维度传感器之 间的交叉验证判定规则通过以下方式确 定： 对不同种类的传感器数据进 行数据采集、 数据预处理， 分别通过专家规则与机器学习模 型进行数据建模， 当专家规则与机器学习模型上线后， 对采集的现场传感器数据进 行验证， 判断传感器终端工作状态； 所述数据储 存模块提供数据的持久化存 储功能。 2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述振动 传感器与所述技术平台层的网络通讯利用事件进 行触发， 所述振动传感器的信息通过以下 模式上报： 当设备开始振动时， 振动传感器上传信息， 典型数据字段包括传感器序列号、 振 动开始事件类型与当前时间戳； 当振动停止并在阈值Tv时间内未触发新的振动， 振动传感 器上传信息， 典型数据字段包括传感器序列号、 振动停止事件类型与当前时间戳， 其中Tv为 传感器预设参数。 3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述噪声 传感器与所述技术平台层的网络通讯利用事件进 行触发， 所述噪声传感器的信息通过以下 模式上报： 当现场噪声的声音强度分贝值超过开机下限阈值Nd1并保持阈值时间Ts1时， 噪 声传感器上传信息， 典型数据字段包括传感器序列号、 噪声触发事件类型与当前时间戳； 当 现场噪声的声音强度分贝值 持续低于 关机上限阈值Nd2并保持 阈值时间Ts2时， 噪声传感器 上传信息， 典型数据字段包括传感器序列号、 噪声停止事件类型与当前时间戳； 其中Nd1， Ts1， Nd2， Ts2为传感器预设参数。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114244866 A 24.根据权利要求1所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述电流 传感器与所述技术平台层的网络通讯利用事件进 行触发， 所述电流传感器的信息通过以下 模式上报： 无论检测到的电流值增加还 是减少， 当其变化量超过电流变化值阈值Is时， 电流 传感器上传信息， 典型数据字段包括传感器序列号、 当前电流值与当前时间戳， 其中Is为传 感器预设参数。 5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述边缘 网关可以是一个独立的终端设备， 采集现场各种传感器的信息并统一上传至所述技术平台 层， 也可以被集成在每个传感器终端中， 将该传感器采集的数据独立上传至所述技术平台 层。 6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述终端 诊断模块中， 所述对不同种类的传感器数据进行 数据采集， 包括： 将传感器终端部署在企业现场 生产设备上， 测量设备开机和关机时的典型 噪声值与电 流值， 确定对应噪声传感器的开机下限阈值Nd1和关机上限阈值Nd2， 以及电流传感器电流 变化值阈值Is； 传感器终端安装完 毕后， 持续采集一段时间的原始数据， 作为数据建模的原 始样本； 假设企业现场有若干台生产设备， 取其中第n台设备作为研究对象， 在设备上分别部署 振动传感器、 噪声传感器与电流传感器， 采集数据分为三个数据集， 分别对应该设备产生的 振动事件触发、 噪声事 件触发与电流变化事 件触发； 设振动事 件数据集 为N1， 典型内容如下： N1＝{{Sn1,E11,T11},…,{Sn1,Ei1,Ti1}, …} 其中Sn1代表第n个振动传感器序列号； Ei1代表第i次振动事件内容， 包括振动开始与 振动结束， 分别对应开机与关机， Ti1代 表第i次振动事 件时间戳； 设噪声事 件数据集 为N2， 典型内容如下： N2＝{{Sn2,E12,T12}, …,{Sn2,Ei2,Ti2}, …} 其中Sn2代表第n个噪声传感器序列号， Ei2代表第i次噪声事件内容， 包括噪声值大于 Nd1与噪声值小于Nd2， 分别对应开机与关机， Ti2 代表第i次噪声事 件时间戳； 设电流变化事 件数据集 为N3， 典型内容如下： N3＝{{Sn3,I13,T13}, …,{Sn3,Ii3,Ti3}, …} 其中Sn3代表第n个电流传感器序列号， Ii3代表第i次电流变化事件对应的电流值， Ti3 为第i次电流变化事 件时间戳。 7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的生产设备监管系统， 其特征在于， 所述终端 诊断模块中， 对 采集的不同种类的传感器数据进行 预处理， 包括： (1)电流变化事件转化： 约定设备开机时电流下 限值为Is1， 设备关机时电流上限值为 Is2， 对于某一次电流变化事件， 若真实电流值Ii3>Is1， 认为该次事件对应设备开机， 若真 实电流值Ii3<Is2， 认 为该次事件对应 设备关机， 处理完 毕的电流变化事件 数据集为N3 ’， 典 型内容如下： N3’＝{{Sn3,E13,T13}, …,{Sn3,Ei3,Ti3}, …} 其中Sn3代表第n个电流传感器序列号， Ei3代表第i次电流变化事件内容， 包括电流值 大于Is1和电流 值小于Is2， 分别对应开机与关机， Ti3代 表第i次电流变化事 件时间戳；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114244866 A 3